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2.5《焦耳定律》 教学目标 (一)知识与技能 1、理解电功的概念,知道电功是指电场力对自由电荷所做的功,理解电功的公式,能进行有关的计算。2、理解电功率的概念和公式,能进行有关的计算。3、知道电功率和热功率的区别和联系。 (二)过程与方法 通过推导电功的计算公式和焦耳定律,培养学生的分析、推理能力。 (三)情感、态度与价值观 通过电能与其他形式能量的转化和守恒,进一步渗透辩证唯物主义观点的教育。 【教学重点】 电功、电功率的概念、公式;焦耳定律、电热功率的概念、公式。 【教学难点】 电功率和热功率的区别和联系。 【教学方法】 等效法、类比法、比较法、实验法 【教学仪器】 灯泡(36 V,18 W)、电压表、电流表、电源、滑动变阻器、电键、导线若干、投影仪、投影片、玩具小电机 一、电功和电功率 如图一段电路两端的电压为U,通过的电流为I,在时间t内通过这段电路任一横截的电荷量 . 则电场力做功 即: 1.电功:在一段电路中电场力所做的功,也就是通常所说的电流所做的功,简称为电功. 电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流 I 和通电时间 t 三者的乘积. 在国际单位制中电功的单位是焦(J),常用单位有千瓦时(kW·h). 1kW·h=3.6×106J 2.电功率:单位时间内电流所做的功 (1)一段电路上的电功率P等于这段电路两端的电压U和电路中电流I的乘积. (2)电功率表示电流做功的快慢. (3)单位:在国际单位制中是瓦(W),常用单位还有毫瓦(mW),千瓦(kW). 1kW=103W=106mW=10-3MW 3.额定功率和实际功率:用电器铭牌上所标称的功率是额定功率,用电器在实际电压下工作的功率是实际功率. 用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率. 几种常见家用电器的额定功率 用电路 29吋彩电 电熨斗 电冰箱 微波炉 台灯 额定电压(V) 220 220 220 220 220 额定功率(W) ~150 300~800 100~150 800~1200 40~60 二、电功率和热功率 1.电流做功的过程,是电能转化为其他形式能量的过程. 电动机把电能转化为机械能;电解槽把电能转化为化学能;电热器把电能转化为热能. 在真空中,电场力对电荷做正功时,减少的电势能转化为电荷的动能;在金属导体中,在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁地与离子碰撞,把定向移动的功能传给离子,使离子热运动加剧,将电能完全转化为内能. 2.焦耳定律:电流通过导体时产生的热量Q等于电流I的二次方、导体的电阻 R 和通电时间 t 三者的乘积 . 焦耳定律适用于纯电阻电路,也适用于非纯电阻电路. 纯电阻电路:只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路,白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件. 非纯电阻电路:电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路. 3.热功率:单位时间内导体的发热功率叫做热功率. 热功率等于通电导体中电流I 的二次方与导体电阻R 的乘积. I额=P额/U额 =1000/220A ≈4.5A 例1:规格为“220V,1000W”的电炉,求: ??? 1.电炉正常工作时,通过电阻丝的电流 2. 电炉的电阻 2.电炉的电阻: R=U额2/P额 =2202/1000Ω 解:1.由P=UI知,电炉正常工作时: =48.4Ω 探究实验: 给你玩具电风扇1台、干电池2节、电压表和电流 表各 1 只、导线若干。 请你设法测出电风扇的直流电阻,以及电风扇工 作时总功率(电功率)和输出的机械功率。 运 行情况 物理 量 电 压 U (V) 电 流 I (A) 电 阻 R ( Ω) 总功率 [电功率](UI)(W) 热功率 I2R (W) 机械功率 UI -I2R (W) 转动 3 0.08 卡 住 3 0.1 30 0.24 0.192 0.048 0.3 0.3 0 30 纯电阻电路: 电能 → 内能 Q I2Rt W UIt = I=U/R M 非纯电阻电路: 电能 → 内能+其它形式的能 W W - Q Q UIt I2Rt I<U/R 说明:欧姆定
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